STUDI PERENCANAAN PELIMPAH EMBUNG KRUENG RAYA KELURAHAN KRUENG RAYA KECAMATAN MESJID RAYA KABUPATEN ACEH BESAR
M.Fa’is Yudha Ariyanto1
, Pitojo Tri Juwono2, Heri Suprijanto2 1
Mahasiswa Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya 2
Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya - Jawa Timur, Indonesia
Jalan Mayjend. Haryono 167 Malang 65145 - Telp (0341) 562454 E-mail: faisyudha@yahoo.co.id
ABSTRAK
Perencanaan pelimpah Embung Krueng Raya merupakan salah satu kajian penting dalam perencanaan Embung Krueng Raya.Tahapan awal studi ini adalah merencanakan perencanaan pelimpah yang sesuai dengan pertimbangan hidrologi, dan hidrolika. Selanjutnya adalah menganalisis mengenai stabilitas ambang pelimpah ditinjau terhadap stabilitas guling, geser dan daya dukung tanah.
Berdasarkan pembahasan yang telah dilakukan didapatkan debit inflow kala ulang 100 tahun sebesar 407,465 m3/det dan kala ulang 1000 tahun sebesar 538,433 m3/det, debit
outflow kala ulang 100 tahun sebesar 383,184 m3/det dan kala ulang 1000 tahun sebesar 503,639 m3/det. Kemudian untuk dimensi didapatkan dari analisa hidrolika, pelimpah utama dengan lebar 30 m dengan elevasi puncak +31 dan Untuk pelimpah darurat didapatkan lebar 20 m dengan elevasi puncak +32. Berdasarkan analisa stabilitas, direncanakan dimensi pondasi yang aman terhadap guling, geser dan daya dukung tanah. Sehubungan dengan hal tersebut, pelimpah utama direncanakan pondasi dengan kedalaman 5,5 m, panjang 8,1 m dan pelimpah darurat kedalaman 5 m, panjang 19 m. Kata Kunci : pelimpah utama, pelimpah darurat, hidrologi, hidrolika, stabilitas
ABSTRACT
The planning of Krueng Raya spillway is one of the important stage from planning Krueng Raya Small Dam .Initial stage of this study was to plan the spillway planning with hydrology,and hydraulics considerations. The next was to analyze the stability of weir spillway. The stability is based from stability of overturning, shear, and soil bearing capacity.
Result of research indicated that inflow debit for 100-years time period was 407,465 m3 /sec and for 1000-years repeat period was 538,433 m3 /sec. Outflow debit for 100-years time period was 383,184 m3 /sec, while for 1000-years time period was 503,639 m3 /sec. The dimensions of primary spillway were 30 m wide with +31 peak elevation and Emergency spillway was 20 m wide with peak elevation of +32. Based of the analysis stability, it plans the dimension of foundation which accepted in overturning,shear and soil bearing capacity. In relevant with this issue, primary spillway was planned for construction on 5.5 m foundation depth, 8.1 m length and emergency spillway was planned for 5 m foundation depth, 19 m length.
1. PENDAHULUAN
Pelimpah Embung Krueng Raya terletak di Kelurahan Krueng Raya Kecamatan Mesjid Raya Kabupaten Aceh besar. Sebuah pelimpah secara fungsional direncanakan untuk mengendalikan muka air maksimum tampungan pada saat debit banjir berlangsung. Sedangkan secara teknis cara kerjanya adalah membuang kelebihan air kembali ke sungai.
Sebuah pelimpah dibangun berdasarkan petimbangan tertentu di antaranya kondisi topografi, hidrologi dan hidrolika. Pada lokasi studi,kondisi tampungan embung adalah tampungan memanjang (long storage) dengan kemiringan lereng yang cukup curam, sehingga kenaikan elevasi muka air pada tampungan akan terjadi dengan waktu yang relatif cepat, kemudian pada bagian hulu tapungan terdapat jembatan dengan elevasi dasar +36, maka dibangunlah 2 buah pelimpah untuk mengatasi kenaikan muka air saat terjadi banjir.
2. BAHAN DAN METODE
Pada studi ini diperlukan data-data yang digunakan dalam menganalisis permasalahan yang terjadi, untuk itu perlu disajikan beberapa data sebagai berikut:
1. Data hidrologi 2. Data topografi 3. Data luas DAS 4. Data geologi
Adapun langkah-langkah penyelesai-an studi sebagai berikut:
1. Analisa curah hujan rerata daerah. 2. Analisa curah hujan rancangan
distribusi Log Pearson tipe III. 3. Uji kesesuaian distribusi metode
chi-kuadrat dan smirnov komogorov 4. Analisa hujan jam-jaman Metode
Mononobe.
5. Analisa hidrograf satuan sintetik Nakayasu.
6. Analisa hidrograf banjir rancangan. 7. Analisa kurva tampungan.
8. Penelusuran banjir
9. Analisa hidrolika pada ambang pelimpah saluran transisi, saluran peluncur dan kolam olak pelimpah utama.
10. Analisa hidrolika ambang pelimpah dan kolam olak pada pelimpah darurat.
11. Analisa stabilitas ambang pelimpah utama dan darurat.
12. Selesai.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1.Analisa Hidrologi
Analisa Curah Hujan Rerata Daerah
Curah hujan rerata daerah ditentukan dengan menggunakan metode aritmatik. Hal ini dikarenakan keterbatasan jumlah stasiun penakar hujan dan data yang tersedia (Sosrodarsono,2003:51). Untuk hasil perhitungan dsajikan pada tabel 1 Tabel 1. Hujan Rerata Daerah
Sumber: hasil perhitungan
No. Tahun Stasiun Jumlah Rerata Blang bintang Masjid Raya
1 1993 96,0 84 180,0 90,0 2 1994 109,0 87 196,0 98,0 3 1995 136,8 158 294,8 147,4 4 1996 117,2 80 197,2 98,6 5 1997 117,0 87 204,0 102,0 6 1998 103,2 133 236,2 118,1 7 1999 50,8 119 169,8 84,9 8 2000 185,0 179 364,0 182,0 9 2001 176,7 82 258,7 129,4 10 2002 117,0 97 214,0 107,0 11 2003 84,6 114 198,6 99,3 12 2004 146,3 122 268,3 134,2 13 2005 65,5 90 155,5 77,8 14 2006 145,9 103 248,9 124,5 15 2007 105,4 129 234,4 117,2 16 2008 71,4 86 157,4 78,7
Analisa Hujan Rancangan
Penentuan curah hujan maksimum dengan periode ulang tertentu dihitung dengan menggunakan analisa fekuensi distribusi Log Pearson tipe III, dengan alasan bahwa koefisien puncak dan koefisien kepencengan data yang tersedia memenuhi syarat metode tersebut. Hasil Perhitungan dapat dilihat pada tabel 2 berikut (
Tabel 2. Curah Hujan Rancangan Log Pearson III Tr Pr (%) K K . SD R rancangan 1,01 99,010 -1,956 -0,197 69,142 2 50 0,083 0,008 111,038 5 20 0,808 0,082 131,421 10 10 1,323 0,133 148,118 25 4 1,910 0,193 169,747 50 2 2,310 0,233 186,308 100 1 2,606 0,263 199,568 1000 0,1 3,808 0,384 263,844
Sumber: hasil perhitungan Uji Kesesuaian Distribusi uji kesesuaian distribusi dilakukan dengan metode chi-kuadrat dan smirnov kolmogorov. Berikut adalah hasil dari uji kesesuaian distribusi
Tabel 3. Hasil Uji kesesuaian Metode Chi-Kuadrat SIGNIFIKAN ( α ) 5% 1% D KRITIS 9,488 13,277 X2 hitung 0,88 0,88
Sumber: hasil perhitungan
Tabel 4. Hasil Uji kesesuaian Metode SmirnovKolmogorov
a
D critis D maks Keterangan
(%)
1% 39,1 5,08 D maks < D cr' diterima 5% 32,8 5,08 D maks < D cr' diterima Sumber: hasil perhitungan
Analisa Hujan Jam-jaman
Analisa hujan jam-jaman dihitung menggunakan metode Mononobe, dengan ketentuan
t = 6 jam; C = 0,75
Hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel 5 dan 6 berikut
Tabel 5. Curah Hujan Jam-jaman Kala Ulang 100 tahun
Sumber:hasil perhitungan
Tabel 6. Curah Hujan Jam-jaman Kala Ulang 100 tahun
Sumber: hasil perhitungan
Analisa Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu
Data yang diketahui : Luas DAS (A) =63,8 km2
Panjang sungai utama = 16,7 km Unit hujan efektif (Ro) = 1 mm Parameter hidrograf (α) = 2,0 Untuk sungai dengan L > 15 km,
Jam Nisbah % C.H.netto jam-jaman
1 55,03 82,370 2 14,30 21,410 3 10,03 15,018 4 7,99 11,956 5 6,75 10,096 6 5,90 8,825
Jam Nisbah % C.H.efektif jam-jaman
1 55,03 108,899 2 14,30 28,305 3 10,03 19,855 4 7,99 15,807 5 6,75 13,348 6 5,90 11,668
Gambar 1 . Hidrograf satuan sintetik Nakayasu Sumber: hasil perhitungan
Analisa Hidrograf Banjir Rancangan Analisa hidrograf banjir rancangan menggunakan data debit dasar sebesar 0,827 m3/dt.
Gambar 2 . Hidrograf Banjir Rancangan Metode Nakayasu Sumber: hasil perhitungan
Analisa Kurva Tampungan
Perhitungan kurva tampungan dilakukan dengan cara mengakumulasikan volume
tampungan yang dibatasi oleh garis kontur tiap meternya (Soedibyo. 2003: 226) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 UH ( m 3 /dt ) t (jam) HSS METODE NAKAYASU 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 Q B ANJ IR (m 3/det ik ) WAKTU t (jam)
HIDROGRAF BANJIR RANCANGAN METODE NAKAYASU
Q 100 thn
Gambar 3. Lengkung kapasitas tampungan Embung Krueng Raya Sumber: hasil perhitungan
Penelusuran Banjir
Analisa koefisien debit pada penelusuran banjir mengguanakan metode Iwasaki
sehingga hasil penelusuran banjir didapatkan debit inflow dan outflow yang disajikan pada grafik berikut
Gambar 4. Hidrograf Penelusuran Banjir Q 100 Tahun Sumber: hasil perhitungan
0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 21 23 25 27 29 31 33 35 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Luas Genangan (1000 m2) E le v a si ( m )
Volume Genangan (juta m3)
Lengkung Kapasitas Tampungan Embung
volume Luas 0 100 200 300 400 500 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 Q ( m 3 /det ik ) T (jam)
Hidrograf Penelusuran Banjir pada Pelimpah Q100th
inflow outflow
Gambar 5. Hidrograf Penelusuran Banjir Q 1000 Tahun Sumber: hasil perhitungan
3.2.Analisa Hidrolika Pelimpah Utama Profil Ambang
Untuk perencanaan profil pelimpah menggunakan Q outflow maksimum pada kala ulang 100 tahun dengan :
Q100th = 286,619 m3/dt L = 30m
Hd = 2,899 m
Profil pelimpah direncanakan menggunakan pelimpah OGEE tipe 1
Gambar 6. Pelimpah OGEE 1 Sumber : Anonim (2010:100) Maka: X1 = 0,282 Hd = 0,817 m X2 = 0,175 Hd = 0,507 m R1 = 0,5 Hd = 1,449 m R2 = 0,2 Hd = 0,580 m
Rumus lengkung Harold : X1,85 = 2 Hd0,85 Y
Rencana kemiringan hilir : 1 : 1 maka: Y = 0,202 x X1,85 Y’ = 0,374 x X0,85 Misal Y’ = 1 1 = 0,374 x X0,85 X0,85 = 2,671 X = 3,197 m Y = 1,717 m
Koordinat lengkung harold bisa dilihat pada tabel 7 berikut
Tabel 7. Koordinat lengkung Harold
Sumber : hasil perhitungan
0 100 200 300 400 500 600 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 Q (m 3 /d et ik ) T (jam)
Hidrograf Penelusuran Banjir pada Pelimpah Q1000th
inflow outflow X Y 0,500 0,056 1,000 0,202 1,500 0,428 2,000 0,729 2,500 1,102 3,000 1,544 3,177 1,717
Profil Aliran di Atas Ambang Perencanaan profil muka air pada mercu pelimpah didesain dengan menggunakan Q100th. Beda tinggi dari puncak ke hilir ambang adalah 5 m. Maka didapatkan hasil seperti gambar berikut
Gambar 7. Profil aliran di atas ambang Sumber: hasil perhitungan
Perhitungan Saluran Transisi Saluran transisi direncanakan menyempit dari lebar 30 m menjadi 20 m dengan sudut penyempitan 9,50 sehingga didapatkan saluran sepanjang 30 m. Perhitungan dikondisikan terjadi aliran subkritis pada ujung saluran transisi. Saluran ini direncanakan menggunakan Q100th dan dikontrol dg Q1000th
Gambar 8. Profil aliran saluran transisi pada pelimpah utama kala ulang 100 tahun Sumber: hasil perhitungan
Gambar 9. Profil aliran saluran transisi pada pelimpah utama kala ulang 1000 tahun Sumber: hasil perhitungan
Perhitungan Saluran Peluncur Saluran peluncur pada studi ini memiliki beda tinggi sebesar 8,4 m dengan panjang
sebesar 25 m. Direncanakan menggunakan Q100th dan dikontrol dg Q1000th..
Gambar 10. Profil aliran saluran peluncur pada pelimpah utama kala ulang 100 tahun Sumber: hasil perhitungan
Gambar 11. Profil aliran saluran peluncur pada pelimpah utama kala ulang 1000 tahun Sumber: hasil perhitungan
Perhitungan Kolam Olak
Kolam olak merupakan saluran untuk meredam energi aliran air setelah melalui saluran peluncur dengan cara memperpendek jarak loncatan air. Peredam Energi direncanakan menggunakan USBR tipe III dikarenakan memenuhi syarat Fr> 4,5 dan V< 18
m/dt,dengan panjang loncatan 13,6 m seperti gambar berikut
Gambar 12. Kolam olak USBR III Sumber : hasil perhitungan
3.3.Analisa Hidrolika Pelimpah Darurat
Profil Ambang
Untuk perencanaan profil pelimpah menggunakan Q outflow maksimum pada kala ulang 100 tahun dengan :
Q100th = 96,565m3/dt L = 20 m
Hd = 1,899 m
Profil pelimpah direncanakan menggunakan pelimpah OGEE tipe 2
Gambar 13. Pelimpah OGEE tipe 2 Sumber : Anonim (2010:100) Maka: X1 = 0,237 Hd = 0,450 m X2 = 0,139 Hd = 0,264 m R1 = 0,68 Hd = 1,291 m R2 = 0,21 Hd = 0,399 m
Rumus lengkung Harold : X1,836 = 2 Hd0,836 Y
Rencana kemiringan hilir : 1 : 1 maka: Y = 0,302 x X1,836 Y’ = 0,554 x X0,836 Misal Y’ = 1 1 = 0,554 x X0,836 X0,836 = 1,805 X = 2,027 m Y = 1,104 m
Koordinat lengkung harold bisa dilihat pada tabel 8
Tabel 8. Koordinat lengkung Harold
Sumber : hasil perhitungan
Profil Aliran di Atas Ambang Perencanaan profil muka air pada mercu pelimpah didesain dengan menggunakan Q100th. Beda tinggi dari puncak ke hilir ambang adalah 11 m.untuk panjang lereng yang >10 m profil aliran dipengaruhi oleh kehilangan energi akibat gesekan (hf). Profil aliran dapat dilihat pada gambar14
Perhitungan Kolam Olak
Kolam olak pada pelimpah darurat direncanakan menggunakan USBR tipe III dikarenakan memenuhi syarat Fr> 4,5 dan V< 18 m/dt, dengan panjang loncatan 13,6 m . Berikut adalah profil muka iar di atas ambang dan kolam olak USBR tipe III X Y 0,500 0,085 1,000 0,302 1,500 0,635 2,000 1,077 2,027 1,104
Gambar 14. Profil aliran diatas ambang dan kolam olak pelompah darurat Sumber: hasil perhitungan
3.4. Analisa Stabilitas
Perhitungan daya dukung izin tanah berdasarkan data SPT adalah sebagai berikut (Hardiyatmo,2006:188) Pelimpah utama qa = 12,5 . N ( ) Kd = 12,5 . N ( ) ( ) = 12,5 . 50 ( ) ( ) = 822,765 kN/m2 = 83,870 ton/m2 Pelimpah darurat qa = 12,5 . N ( ) Kd = 12,5 . Nk ( ) ( ) =12,5.50( ) ( ) = 700,847 kN/m2 = 71,442 ton/m2 Stabilitas ambang pelimpah dianalisa dengan 4 kondisi yaitu:
Kondisi I : Air penuh pada keadaan normal (tanpa gempa)
Kondisi II : Air penuh pada keadaan gempa
Kondisi III : Saat banjir Q1000th pada keadaan normal (tanpa gempa) Kondisi VI : Saat banjir Q1000th pada keadaan gempa
Hasil analisa stabilitas untuk pelimpah utama dan pelimpah darurat disajikan pada tabel 9
Tabel 9 . Rekapitulasi hasil analisa stabilitas pelimpah utama dan pelimpah darurat
Sumber : hasil perhitungan
e σ ijin σ max σ min ton/m2
A e < B/6 < σ ijin 1 9,4334 OK 3,8427 OK 1,2819 1,35 OK 83,870 13,051 0,338 OK 11,9087 OK 4,8922 OK 0,7520 1,35 OK 83,870 11,269 3,799 OK 2 8,047 OK 7,498 OK 1,184 3,169 OK 71,442 24,356 11,102 OK 8,520 OK 7,963 OK 1,256 3,169 OK 71,442 26,230 11,340 OK B e < B/6 < σ ijin 1 10,954 OK 1,246 OK 0,947 1,350 OK 83,870 13,808 2,421 OK 10,250 OK 1,290 OK 0,938 1,350 OK 83,870 14,361 2,583 OK 2 3,390 OK 1,403 OK 0,900 3,169 OK 71,442 22,764 12,695 OK 3,372 OK 1,435 OK 0,929 3,169 OK 71,442 24,295 13,275 OK No. Tinjauan stabilitas
Angka keamanan terhadap guling
Angka keamanan
terhadap geser Eksentrisitas
Tinjauan kondisi gempa
Kontrol Eksentrisitas Kontrol Daya dukung SF Guling SF Geser Tegangan Ijin Max B/6 Min
Tinjauan kondisi normal ( SF >= 1,5 ) ( SF >= 1,5 ) Pelimpah utama Keadaan penuh Keadaan penuh Keadaan banjir Q 1000th Pelimpah darurat ( SF >= 1,2 ) ( SF >= 1,2 ) Pelimpah utama Keadaan penuh Keadaan banjir Q 1000th Keadaan penuh Keadaan banjir Q 1000th Pelimpah darurat Keadaan banjir Q 1000th
4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1. Kesimpulan
1. Berdasarkan analisa hidrologi yang dilakukan didapatkan hasil sebagai berikut : a. Debit inflow Q100 th = 407,465 m3/det Q1000 th = 538,433 m3/det b. Debit outflow Q100 th = 383,184 m3det Elevasi = +33,899 m Q1000 th = 503,639 m3/det Elevasi = +34,366 m
2. Dari hasil analisa hidrolika untuk menentukan dimensi bangunan pelimpah, didapatkan hasil sebagai berikut : a. Pelimpah utama - Ambang pelimpah Lebar = 30m Elevasi puncak = +31 - Saluran transisi Panjang = 30 m Lebar hulu = 30 m Lebar hilir = 20 m - Saluran peluncur Panjang = 25 meter Beda tinggi = 8,4 m
- Kolam olak tipe III dengan panjang = 13,6 m Elevasi = +18 b. Pelimpah darurat - Ambang pelimpah Lebar = 20 m Elevasi puncak = + 32
- Kolam olak tipe III dengan panjang = 11 m
Elevasi = +19
3. Dari hasil uji stabilitas guling, geser dan daya dukung tanah untuk kondisi penuh dan banjir dalam keadaan normal dan gempa didapatkan dimensi yang aman dengan pondasi jenis rusuk sebagai berikut:
a. Pelimpah utama Kedalaman pndasi = 5,5 m Panjang pondasi = 8,1 m b. Pelimpah darurat Kedalaman = 5 m Panjang = 19 m 4.2. Saran
1. Perlu dilakukan uji model test agar perencanaan lebih mendekati kondisi di lapangan sebelum dilakukan pembangunan.
2. Dilakukan pendataan lapangan yang lebih lengkap dan berkelanjutan untuk mendukung sebuah perencanaan bangunan yang lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. Kriteria Perencanaan Irigasi-02.Departemen Pekerjaan Umum,Jakarta
Anonim. 2010. Kriteria Perencanaan Irigasi-04. Departemen Pekerjaan Umum,Jakarta
Hardiyatmo, Hary Christady. 2006. Rekayasa Fondasi I. Beta Offset, Jakarta
Soedibyo. 2003. Teknik Bendungan. Pradnya Paramita, Jakarta
Sosrodarsono, Suyono. 2003. Hidrologi Untuk Pengairan. PT.Pradnya Paramita, Jakarta
